контактное взаимодействие металлических расплавов

КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
С ЧСДЦ
Кораблева Н.Ю.(1), Суворов С.А.(2), Румянцев В.И.(1), Булатов О.Н.(1)
(1)
Общество с ограниченной ответственностью «Вириал», 194156, Россия, СанктПетербург, пр.Энгельса, д.27 (корп.143А), а/я52, e-mail: info@virial.ru
(2)
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический
университет), 190013, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., д.26. e-mail:
SBPGTI-suvorov@yandex.ru
Разработка огнеупоров из частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСДЦ) для
индукционной плавки цветных металлов и различных сплавов на их основе остается актуальной
проблемой.
В работе исследовано смачивание и адгезия расплавов Co, Ni, Cr,V к огнеупорной подложке
из ZrO2, частично стабилизированного оксидом магния, а также изменения материала огнеупора при
контактном взаимодействии с расплавами указанных металлов.
Огнеупорные подложки получены из бадделеита Ковдорского месторождения марки ПБ-ХО в
электрической печи при Тмах.-1720оС в окислительной атмосфере методом твердофазного синтеза,
совмещенного со спеканием. Подложки Ø30мм толщиной 8мм имели кажущуюся плотность 4,4г/см3,
открытую пористость ~20%.
Плавление металлов проводили в индукционной печи в графитовом тигле в протоке Ar при
температуре, превышающей температуру плавления металла на 100÷150оС.
Для исключения взаимодействия подложки с материалом тигля ее вместе с пробой металла массой
~1г помещали на засыпку из диоксидциркониевой крошки.
Установлено, что углы смачивания подложки расплавами никеля и кобальта незначительно
превышают 90о, расплав Cr хорошо смачивает подложку. Под каплей ванадия образуются зона
разъедания глубиной 800мкм и радиальные трещины, исходящие из зоны взаимодействия.
Наименьшая адгезия и изменения в материале огнеупорной подложки имели место при
взаимодействии с расплавом никеля. Адгезия увеличивалась в ряду Ni→ Co→ Cr. Наиболее сильное
взаимодействие имело место при контакте подложки с расплавом ванадия.
На рисунке показаны контактные зоны на границе расплав – огнеупор.
Ni
Со
Cr
V
глубина зоны
диффузионной
пористости- 170200мкм
глубина зоны
контакта- 80-100мкм
глубина зоны
пропитки- 160-600мкм
глубина зоны
разъедания -700-850
мкм, разрушение
подложки
Исходя из полученных данных о степени износа огнеупорного материала при контактном
взаимодействии с никелем, кобальтом и хромом можно сделать вывод о перспективности ЧСДЦ в
качестве материала тиглей для индукционной плавки указанных металлов.
Для обоснования заключения о возможности промышленного использования ЧСДЦ необходимо
более подробно исследовать процессы взаимного проникновения металла и огнеупора. Повышенная
агрессивность ванадия по отношению к диоксиду циркония не исключает возможности применения
последнего для плавки сплавов, например, Ni-V, содержащих ванадий в небольших количествах.